orange's学习--第三章：页式存储介绍

我们看到，分段管理机制已经提供了很好的保护机制，那为什么还要加上分页管理机制呢？

其实它的主要目的在于实现虚拟存储器。

        转换使用两级页表，第一级叫做页目录，大小为4KB，存储在一个物理页中，每个表项4字节长，共有1024个表项。每个表项对应第二级的一个页表，第二级的每一个页表也有1024个表项，每一个表项对应一个物理页。页目录表的表项简称PDE（Page Directory Entry），页表的表项简称PTE（Page Table Entry）。进行转换时，先是从由寄存器cr3指定的页目录中根据线性地址的高10位得到页表地址，然后在页表中根据线性地址的第12到21位得到物理页首地址，将这个首地址加上线性地址低12位便得到了物理地址。
        分页机制是否生效的开关位于cr0的最高位PG位（参见图3.8）。如果PG=1，则分页机制生效。所以，当我们准备好了页目录表和页表，并将cr3指向页目录表之后，只需要置PG位，分页机制就开始工作了。

CPU就是使用MMU（Memory Management Unit，内存管理单元）进行分页控制的，
如果处理器没有MMU，或者有MMU但没有启用，CPU执行单元发出的内存地址将直接传到芯片引脚上，被内存芯片（以下称为物理内存，以便与虚拟内存区分）接收，这称为物理地址（Physical Address，以下简称PA）。
如果处理器启用了MMU，CPU执行单元发出的内存地址将被MMU截获，从CPU到MMU的地址称为虚拟地址（Virtual Address，以下简称VA），而MMU将这个地址翻译成另一个地址发到CPU芯片的外部地址引脚上，也就是将VA映射成PA。

操作系统和MMU是这样配合的：
1，操作系统在初始化或分配、释放内存时会执行一些指令在物理内存中填写页表，然后用指令设置MMU，告诉MMU页表在物理内存中的什么位置。
2，设置好之后，CPU每次执行访问内存的指令都会自动引发MMU做查表和地址转换操作，地址转换操作由硬件自动完成，不需要用指令控制MMU去做。

        处理器会将最近常用的页目录和页表项保存在一个叫做TLB（Translation Lookaside Buffer）的缓冲区中。只有在TLB中找不到被请求页的转换信息时，才会到内存中去寻找。这样就大大加快了访问页目录和页表的时间。当页目录或页表项被更改时，操作系统应该马上使TLB中对应的条目无效，以便下次用到此条目时让它获得更新。当cr3被加载时，所有TLB都会自动无效，除非页或页表条目的G位被设置。

tlb表项格式还是比较复杂的：

线性地址与物理地址转换过程：